近代中国的发展过程是与工业锅炉脱不开干系的，而工业锅炉在经过几十年的发展后已经进入千家万户。作为煤炭消费大国，工业锅炉是煤炭消费的重要方面，几乎达到了全国煤炭出产的三分之一左右。然而，虽然使用的煤炭较多，但是煤炭利用率却很低，在煤炭的使用过程中有大量的能源在浪费。
与经济发展相对应的是环境污染的加剧，尤其废气排放方面，使得我国的空气质量大大降低，导致我国一些重工业城市出现雾霾的情况。目前，工业锅炉依旧占据我国市场，对工业锅炉进行合理设计使其符合节能减排、环保、安全三方面要求，是新形势下的必然选择。本文在工业锅炉的设计规范、要求和具体环保措施方面进行了研究，对于工业的发展具有一定的意义。
关键词：工业锅炉;设计;环保问题
所谓工业锅炉，就是一种加热装置，主要是应用于工业原料的冶炼、加工和成品制造。工业锅炉在我国已经有很长的应用历史，对我国乃至世界的发展做出了巨大贡献，尤其是在我国这种发展中国家，工业锅炉是主要的热力设备。
但是，我国在技术方面与发达国家相比还是有落后的，尤其是在环保方面和煤炭利用率上。在我国这样的人口大国，高排放量的污染物和废气的排放对于公民的人生安全造成了严重的威胁。与能源利用率低相对应的是资源的短缺，在这两种形式冲突之下，对工业锅炉的改进设计也成了当务之急。
1 工业锅炉的设计规范和设计要求
在工业锅炉的设计中，首先要以国家规定的相关标准为主来进行技术上的整改，以改善劳动条件为目的，以保障安全为前提，以利用资源和爱护环境为改进方向，使最终的锅炉达到生产安全、技术先进、经济合理的要求。在进行锅炉的设计时，在满足近期工作为前提下，还要将眼光放长远以满足未来的发展需求，合理利用资源为目的。
锅炉房的安全问题也是一直被人们忽略的问题，尤其是在一些中小型企业，设计锅炉房时不规范，在建成后也没有遵守相关的制度，管理没有章法。在锅炉房的设备中，有三件设备是必须要重视的，即压力表、水位计、安全阀。
压力表对于保证锅炉房的安全是一定有必要的，工作人员通过观察压力表来确定炉内的压力值。在压力表的安装位置上一定要远离高温区域并且随时能够被工作人员查看，压力表本身也要有一定的精准性，在购买时一定要注意是否按照国家锅炉的监察章程制造的，这是对于生命负责的一种行为。
水位表的功能与压力表大同小异，它分为玻璃管式和平板式，虽然前者结构简单一点，但是在显水位的精度上远远不如后者，所以为了安全着想，虽然安装较为麻烦，但在锅炉内还是要选择平板式的水位计。安全阀是在保障安全方面最重要的一个部件，在锅炉的设计中，要根据蒸汽的蒸发量和蒸汽的进出口来设置安全阀，并且在安装位置上要位于锅炉的最高点，垂直安置。
2 工业锅炉中的环保问题
2.1 高热量污染
目前我国的火力发电是主要的发电方式之一，但是由于煤炭和锅炉方面的原因，使得在锅炉内燃烧不完全，排烟温度升高，热资源浪费较多。在工业方面的用煤量一直是一个大数目，那么在供应数量上没有问题，煤的质量就得不到保证，在颗粒度、热值、灰分方面都不如优质燃煤，造成燃烧不充分。在锅炉方面，虽然我国的经济已经发展的很快，但是大部分还是以小型锅炉为主，而且是以层燃锅炉为主，这种锅炉优势在于安装方便，结构简单，但是对于煤种的变化却不能很好的适应，而在实际的煤炭供应商往往不是一个煤种，导致燃烧效率降低。层燃锅炉的排放问题也较为严重，二氧化硫、一氧化氮等有毒气体大量排放，并且锅炉的温度也长期居高不下，导致热量大量流失。
2.2 控制装备水平低
在锅炉的实际运行中需要通过各种监控和控制装备来对锅炉内部的燃烧情况和负载情况做出判断，进而对燃烧做出调整。但是目前的锅炉控制装备的技术水平过低，有些小型企业根本就没有安装监测仪表等装备，工作人员无法掌握锅炉内的具体情况，那么就无法调整，浪费了资源。
2.3 能源的浪费
在我国还是燃烧锅炉主导者工业的进程。在我国现有的工业锅炉中，燃烧锅炉占据了百分之八十五以上，主要分布在各大型重工业城市。这些工业锅炉每年对于煤的消耗是一个天文数字，而且因为燃烧效率上不去，这个数字始终降不下来。对于现在的能源来说，已经明显出现了短缺现象。所以在寻找新能源的同时，重新设计工业锅炉，提高燃烧效率，降低使用原料用量是我国现在工业的主要出路。
3 我国的能源现状和工业环保要求
能源是一个国家发展的动力，能源对于国民经济的发展起着至关重要的作用。我国的能源储量在世界上都算是比较丰富的，但是因为我国的人口基数过大，使得人均拥有的资源远不如世界平均水平。而尽管能源储量丰富，但是开采率和利用率低是不可否认的事实。
由于开采技术与发达国家相差甚远，而且在开采保护上的意识也不高，使得能源在开采阶段就有很大程度地浪费。煤炭又在我国的能源中占据着主要地位，目前我国工业的绝大多数能源都是由煤炭提供的。将能源专于一种是不好的也是不科学的，因为煤炭本身的出产量而严重制约了我国工业的发展，良好的能源结构应该是将能源需求均匀地分配到各种能源上的，过度依赖煤炭的使用，使得我国的工业发展趋向于畸形。
而利用煤炭中导致的环境污染问题也是一个不能回避的事实，因为追求经济效益而缺少废气废渣处理装置，严重影响了我国的空气质量和环境。煤炭乃至能源的利用率低也是一个不争的事实，由于锅炉种类、煤炭种类、人工操作失误等原因使煤炭的燃烧效率不充分，使热量流失掉。
在现在我国工业用煤逐年增长，产煤量却有下降趋势，反而在排放有害气体方面却有所增长，尤其是二氧化硫气体，是造成酸雨的元凶，我国要对工业方面进行整顿，首要就是对工业锅炉方面进行整顿，将能源利用效率提上去而将排放量降下来。在锅炉中增添节省燃油的设备是可行的，作为锅炉的主要燃料，燃油的燃烧效率是一定要保证的，节省燃油的设备在一定程度上能够经过化学变化将燃油中的碳氢化合物去除，再将燃油分子细化，使燃油的燃烧更加充分。
而除此之外，在锅炉的尾部安装余热回收装置也是可行的，在锅炉排放出来的烟气中蕴含着大量的热量，这些热量完全是可以再被利用的。安装余热回收装置可以对这些能量进行回收并循环使用，与此同时它还有净化尾气的作用，将排放出来的废气中的二氧化硫等有害气体分解，达到环保的功效。4 针对工业锅炉的一些环保措施
4.1 降低锅炉使用消耗，提高能源使用效率
首先，进行工业锅炉的炉膛的设计，其中最主要的是对于炉膛容积的设计，其大小要符合燃料的燃烧标准，即既要保证燃料的充分燃烧，又要让炉膛刚好被产生的气体所充满，而且要设计的有较好的热传递效果，能够向料坯有效传热。在炉膛的设计中要考虑到燃料种类、燃烧的方式、燃烧器的布置和热负载几个因素，对于燃料来说，不同的燃料单位重量内燃烧产生的气体体积是不一样的，其随着燃烧所释放的热量而定，热量越高，那么产生的气体体积就越小，这是因为燃烧充分的缘故。但是如果不同的燃料燃烧所产生的热量相同的话，那么废气的体积肯定是不一样的。
所以在充分燃烧这方面就可以设计出炉膛的高度，依据这个数值再根据其他特点再进行计算最终得出炉膛的高度。但在最后进行炉膛高度的确定时，除了充分燃烧这个特点外，必须要考虑炉膛本身能否容得下燃烧装置，而且要在容得下的基础上保证炉内的气体流动正常、传热正常，在满足上述这些条件下，尽量不要使炉膛过高。
在对工业锅炉的炉底进行设计时，要充分考虑到抗高温、耐温度急变、耐磨、不起氧化反应等特质，因为炉底的上层是与燃烧接触的，所以必须要耐得住高温，在对于炉底下层，需要承受整个锅炉的重量，还要有摩擦、碰撞、氧化、旋转等过程，会有温度上的变化，所以对于炉底的耐温度变化性的要求也较高。此外，在炉内的冷却水管的滑道会对物料的下表面造成痕迹，在设计中应尽量避免这种情况。当然，最基本的如重量、推钢机的推程、步距、上下行程等为炉底设计的原始数据。
4.2 高烟囱排放废气
在工业锅炉的排烟设计中，主要对于烟囱和烟道两方面的设计，在炉内燃料燃烧完毕后，所产生的废气进入烟道，再通过烟囱排入大气，烟道和烟囱完全是两个概念，两者的基础就不一样，需要分别独立设计，这样在发生事故，比如烟囱断裂下沉，就不会损害到烟道的基础，仅需要完成对烟囱的修缮就可以了。在烟囱的设计中，高度是一项重要问题，需要根据国家规定的排放标准与烟囱实际高度下的排放标准做比较进行确定，随后再确定烟囱的直径。
其实提高烟囱的高度对于废气本身的数量来说是没有影响的，它仅是将废气排向更高的天空，减少废气的着地浓度而已。废气中的各种成分在排上大气后被稀释，最后落到地上的已经很少了，这是一种指标不治本的方法，仅是将废气不排到地面上而已，我们需要是减少废气的排放并且对废气进行净化等。
4.3 燃料的选用和改质
燃料的种类不同，单位重量产生的热量和废气情况也不甚相同，对于氢燃料来说，其燃烧火焰几乎透明且不产生碳黑色，甲醇燃烧也没有碳黑色。这些都是碳氢化合物，对于这种物质来说，碳氢比重越高，即碳原子越多，那么产生的炭黑就越严重，烟尘越大。而于固体、液体燃料来说，碳的比重越多，产生的炭黑和烟尘就越多。
在进行燃料的选取上，对硫的含量检测是必要的，尽量选择不含硫或者含硫量低的燃料，因为硫在废气中一般是以二氧化硫的形式出现，对人体造成危害的同时还会形成酸雨，在特定情况下还会形成腐蚀性较强的硫酸，危害极大。要是所选燃料中含有硫，比如说煤，那么可以通过洗煤的方式将里面的硫成分洗去，或者是在烟道中就对二氧化硫进行处理，将其转变为固态硫或其他形式从而减少向大气的排放。而二氧化氮的危害同样不容小觑，著名的伦敦烟雾事件就是因为二氧化氮在空气中与光合其他物质发生化学反应生成的光化学烟雾致使多人死亡的。近些年来为了防氮，对燃烧技术有了显著的改进，而且同样可以用在烟道脱氮的方式出去二氧化氮。上述提到的高烟囱方法对于减少这两种有害气体落到地面也有着一定作用。
4.4 燃烧治理
在工业锅炉的燃烧过程中，将空气和燃料的比重增加，即鼓入更多的空气，可以使燃烧进行的更加充分，这会使排出的烟尘的浓度大为降低。此外，若是将燃料在锅炉中高温的时间延长，那么除了可以增加燃烧速率，在燃烧所产生的炭黑、油灰、飞灰也可以加快反应速率，这样在排出的气体中有害气体的浓度将大为下降。
5 结语
在我们的技术和经济飞快发展的同时，我们居住的环境却因为我们的疏忽而面目全非，这完全是以环境为代价来换取发展。欧美国家的先例摆在眼前，而现在他们已经意识到了环境对于人类的重要性，他们在建设环保型的工业方面已经领先我们几十年了，我们从现在开始要转变观念，加强环保意识，采取环保型的工业建设措施，为建设一个环境友好型的社会努力。对于目前是我国工业重点的工业锅炉，要提高其燃烧效率同时做好污染的治理，在保证发展的同时减少对环境的伤害，将我国建设成为环境友好型、资源节约型、可持续发展的国家。
作者：谢剑晓 来源：工业设计 2015年8期
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